时空简论

洪 勤

（济南大学外国语学院，山东 济南 250013）

1.时空的内涵及外延

在中国哲学史上，有很多思想家以讨论时间空间的起源为切入点来探讨世界的本原问题。中国古代把时间称为“宇”、把空间称为“宙”：“前后相继为宇，上下四方曰宙。”同时，西方的一些哲学家如贝克莱等则把时空看成“虚妄”。当然，在中世纪的欧洲几乎所有的人都把一切归为上帝所赐，时间空间也不例外（他们所指的上帝当然是宗教意义上的）。随着人类的进步，人们对于上帝的存在产生了质疑，当然也就危及到了时间与空间概念的存在（并且也危及到时空的实在，即：何为时空）。在这种情形下，以上帝的创造为自身的生存依据的时空的解释当然再无立足之地了。那么，到底时间和空间是什么呢？长期以来，无论是康德还是黑格尔都没有给出令人满意的答案。在此，如果非要给出一个定义的话，那么，我也只能如此说：“时间空间就是‘上帝’（这里的上帝当然不是指宗教意义上的，它的内涵是指世界的本质，它的属性是指万物，指永恒）。时空决不是我们人类思维的产物，决不是虚妄（针对贝克莱语）。”

在解决了时空的定义这一问题之后，我们下面将就一直以来困惑我们的问题，即时空是否有初始，也就是起点的问题加以探讨。康德在其《纯粹理性批判》一书中考察了宇宙是否在时间上有开端、空间上是否有极限的问题，也就是时空是否有初始与终结的问题（根据上一段所讲的时间空间就是“上帝”这一结论得出）。康德称这些问题为纯粹理性的二律悖反 （也就是矛盾）。因为他感到存在同样令人叹服的论据来证明宇宙有开端的正命题，以及宇宙已经存在无限久的反命题。他对正命题的论证是：如果宇宙没有一个开端，则任何事件之前必有无限的时间，他认为这是荒谬的。他对反命题的论证是：如果宇宙有一个开端，在它之前必有无限的时间，为何宇宙必须在某一特定的时刻开始呢？在这里康德隐含了一种假设，那就是：无论宇宙是否无限地持久，时间均可无限地倒溯回去。也就是说，时间是没有开端，即没有初始点的。那么，空间是否有开端呢？我们将会看到，在空间开始之前，时间概念是没有意义的（圣·奥古斯丁语）。所以，我们由此得出这样一个三段论：大前提：不管宇宙是否无限持久，时间均可无限倒溯回去。小前提：在空间开始之前，时间概念没有意义。结论：时间与空间都是无初始点，即无开端的。

2.时空的“界”与“限”及关系

在第一部分中，我们探讨了时空及时空的初始有无问题，得出了时空无初始无开端的结论。那么，我们会很自然地向前深入一步开始另一个问题的探讨，即：时间与空间是否都是无界无限的呢？二者的关系如何呢？

在涉及这一命题时，我们不得不提到亚里士多德和牛顿，尽管现在影响我们的是爱因斯坦及一些当代有影响力的科学家。亚里士多德和牛顿都信奉“绝对时间与绝对空间”。他们对绝对空间的解释是：充满以太的空间（同一的，不动的）。对绝对时间的解释是：均匀流逝的，与外界任何事无关。显而易见，他们是将时间和空间完全分离的，这也是大部分人把此作为常识的观点。它对于解决运动甚慢的物体是有效的，但在处理以光速或接近光速运动的物体时则是无效的，所以它为爱因斯坦的相对论所终结。爱因斯坦指出：人们的局限性在于人们所观测到的是非常有限的，而且有时这种局限会导致虚假。如图所示：

据此，相对论指出：一个事件是发生在指定空间的一点及指定时间的一点的某件事。我们就因此接受了这样的观点：时间是不能完全脱离和独立于空间，而必须和空间结合在一起，形成所谓的空间——时间的客体。由此我们说，时空是不可剥离的。那么，如何解决时间与空间的界与限的问题呢？按爱因斯坦的狭义相对论“物体运动，力相互吸引排斥，但时间空间则完全不受影响地延伸着”，时间和空间很自然地被认为无限地向前延伸，即都是无限的。但在广义相对论中：空间与时间变成了动力量，二者不仅去影响、而且被发生的宇宙中的每一件事所影响。宇宙有了开端，并可能有个终结（罗杰·彭罗斯）。而在广义相对论看来，在宇宙之外讲空间和时间毫无意义，这似乎给了时间与空间一个“有限”的界定。但真的是如此吗？按照广义相对论，宇宙在过去某一时刻必须有一无限密度的状态，亦即大爆炸，也就是时间的有效起始，类似如宇宙坍缩则将来必有另一无限密度的状态即大挤压，这是时间的终点。这次我们可以明显地看到广义相对论所假设的宇宙的两个状态：有一无限密度的状态和另一无限密度的状态，也可以叫做一个大挤压与后一个大挤压。既然后一种状态是宇宙的终结，同时又是一个大挤压，按照宇宙爆炸说，那另一个大挤压也必然会导致大爆炸，也就成为一个时间的有效起始，那么如此继续下去会有终结吗？显然不会。再者，我们是否可以说两个大挤压状态为同一个呢？在这两种情况下时间的有效起始与时间的终结都是处于同一的状态，这样又从何谈时间的起始终结呢？当然更无从谈有限了。根据第一部分所讲，既然时间是无限的，空间也应是无限的，然而，又如何解释宇宙的爆炸与坍缩呢？因此，我们可以认为：时间是无界无限的，空间是有界无限的（这里所谓的界是指某一实在的起始与消亡的一个“过程状态”）。由此，我们可以得出这样的几个推论：时间是由无数个有限的时间点所构成的无限。在某一个时间点上，空间是有限的。空间是由无数个在某一时间点上有限的空间构成的无限。下面我们举出一个例子：时间与空间都是无限的。在A时间点上，空间的极限终结是在A+1时间点上空间的开端。由此我们可以得出：（1）要进行时间上无限的后退，必须通过达到每一个与自身相邻的时间点上的空间的极限，也就是说由A+1时间点后退到A时间点则需要达到在A时间点上空间的极限。（2）达到了A时间点上空间的极限则就达到了A+1时间点。

时间与空间是彼此依存共同构成了整个世界。

3.时空论所解决的问题

解决了时间与空间、界与限及关系问题，那么，我们就可以此来解决一些诘难。

首先，我们可以解决宇宙永恒性的问题。根据时间的无界无限性与空间的有界无限性，我们现在所观测到的，或者是所处的宇宙只是在某一时间点上空间的体现，它是上一个时间点上宇宙的坍缩所形成的无限密度的挤压状态与在此时间点上无限密度爆炸状态的同一。也就是说，上一个时间点上空间的无限终结与此时间点上空间的起始的同一状态。由此，宇宙是在不断地在无数个某一个时间点上的空间的发展状态。

其次，我们借助这一观点可以探讨一下有关时空转移是否可能的问题。这一点，我们可以由上面的第二部分的结论得出对可能性的确认。只要我们能达到此时间点上空间的极限，则就可以达到下一个时间点。也就是超越现在的时空。只要我们达到上一个时间点上空间的极限则可回溯到上一个时间点，即过去。但这里仍有一个问题，就是如何达到空间的极限，并且是在有限的时间内达到尽可能多的空间的极限状态，那就只有靠速度来解决这一问题了。但这一速度到底是多少呢？量子力学的研究者们都认为这一速度为光速，然而是否真的如此，还有待解决。

以上我们探讨了时空以及时空的属性，但是仍然还有许多问题等待我们解决。希望此文能对喜欢探讨时空问题的朋友们有所帮助。

［1］［英］史蒂芬·霍金.时间简史［M］.长沙：湖南科学技术出版社，2007.

［2］［英］史蒂芬·霍金.果壳中的宇宙［M］.长沙：湖南科学技术出版社，2006.